FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR
TINJAUAN PUSTAKA Sistem Pembelajaran Cerdas
Departemen Ilmu Komputer. Terwujudnya sebuah sistem pembelajaran cerdas dapat membantu pengajar dan siswa dalam proses pembelajaran bahasa pemrograman, khususnya bahasa C.
Dalam lingkup lebih luas, penelitian ini diharapkan menjadi jembatan bagi penelitian sejenis yang mengambil disiplin ilmu Teori Bahasa dan Otomata di lingkungan Departemen Ilmu Komputer IPB. Bahasa pemrograman sekarang ini berkembang dengan pesat, terutama bahasa pemrograman yang spesifik terhadap satu area disiplin tertentu. Usaha untuk meneliti aspek-asp ek dalam bahasa pemrograman tersebut sangat diperlukan untuk meningkatkan kompetensi mahasiswa Ilmu Komputer di dunia pendidikan maupun dunia industri.
TINJAUAN PUSTAKA Sistem Pembelajaran Cerdas
Sistem Pembelajaran Cerdas (Intelligence Tutoring System, ITS) adalah suatu sistem yang memanfaatkan teknik tingkat lanjut dalam mendeskripsikan dan meningkatkan proses pengajaran. Gambar 1 menjelaskan arsitektur sistem pembelajaran cerdas. Implementasi sistem pembelajaran cerdas telah berkembang menjadi suatu sistem yang mampu “memahami” dan berlaku selayaknya pengajar dalam lingkungan pengajaran private. Sistem pembelajaran cerdas memberikan fleksibilitas dalam mempresentasikan materi dan kemampuan memahami karakteristik siswa.
Keunggulan sistem pembelajaran cerdas dibandingkan proses pengajaran dalam kelas besar adalah kemampuannya dalam memahami karakteristik unik setiap siswa dan menyampaikan materi pembelajaran sesuai dengan karakteristik siswa tersebut (Franek 2003). Kecerdasan sistem pembelajaran cerdas diwujudkan dalam kemampuan pedagogignya untuk menyampaikan materi sesuai karakteristik siswa yang diajarnya, memberikan tugas, dan menilai kemampuan siswa.
Pengguna Model Komunikasi Modul Pedagogig Unit Materi Unit Soal Kurikulum Modul Pakar Modul Siswa Parameter Sistem Profil Siswa Modul Evaluator Pemindai Jawaban Sistem Penjelas
Gambar 1 Arsitektur Sistem Pembelajaran Cerdas Bahasa C (Wasmana 2005). Model Komunikasi
Modul Komunikasi digunakan sebagai media interaksi dengan pengguna. Bentuk-bentuk dialog ditampilkan secara grafis dan informatif. Seluruh komponen interaksi disusun dengan menggunakan kotak dialog, tombol, dan pilihan –
bahasa C. Output dari modul ini adalah nilai hasil jawaban siswa.
2 Menyusun sistem tutorial yang akan memberikan petunjuk kepada siswa bagaimana memperbaiki kesalahan sintaks yang terjadi dalam jawaban siswa atas soal yang diberikan.
Ruang Lingkup
Penelitian ini dititikberatkan pada proses penyusunan modul evaluasi untuk mengenali kode sumber bahasa C sederhana. Kode sumber yang diperiksa terbatas hanya pada kode sumber yang ada dalam jendela editor. Semisal terdapat
preprocessor directrive #include, file header
dalam include tidak diperiksa. Fungsi lain yang terdapat dalam file .c juga tidak diperiksa, hanya ada satu fungsi yang digunakan, yaitu fungsi
main.
Kesalahan yang dikenali oleh modul evaluasi hanya terbatas pada kesalahan sintaks. Kesalahan logika (semantik) dalam program belum termasuk dalam subjek penelitian ini.
Tidak semua kesalahan dapat diperbaiki secara terotomasi. Hanya kesalahan penulisan
identifier dan kesalahan karena pengurangan atau penambahan satu token yang dapat diperbaiki secara terotomasi.
Manfaat
Penelitian ini diharapkan memberikan satu langkah ke depan dalam proses pengembangan sistem pembelajaran cerdas di lingkungan Departemen Ilmu Komputer. Terwujudnya sebuah sistem pembelajaran cerdas dapat membantu pengajar dan siswa dalam proses pembelajaran bahasa pemrograman, khususnya bahasa C.
Dalam lingkup lebih luas, penelitian ini diharapkan menjadi jembatan bagi penelitian sejenis yang mengambil disiplin ilmu Teori Bahasa dan Otomata di lingkungan Departemen Ilmu Komputer IPB. Bahasa pemrograman sekarang ini berkembang dengan pesat, terutama bahasa pemrograman yang spesifik terhadap satu area disiplin tertentu. Usaha untuk meneliti aspek-asp ek dalam bahasa pemrograman tersebut sangat diperlukan untuk meningkatkan kompetensi mahasiswa Ilmu Komputer di dunia pendidikan maupun dunia industri.
TINJAUAN PUSTAKA Sistem Pembelajaran Cerdas
Sistem Pembelajaran Cerdas (Intelligence Tutoring System, ITS) adalah suatu sistem yang memanfaatkan teknik tingkat lanjut dalam mendeskripsikan dan meningkatkan proses pengajaran. Gambar 1 menjelaskan arsitektur sistem pembelajaran cerdas. Implementasi sistem pembelajaran cerdas telah berkembang menjadi suatu sistem yang mampu “memahami” dan berlaku selayaknya pengajar dalam lingkungan pengajaran private. Sistem pembelajaran cerdas memberikan fleksibilitas dalam mempresentasikan materi dan kemampuan memahami karakteristik siswa.
Keunggulan sistem pembelajaran cerdas dibandingkan proses pengajaran dalam kelas besar adalah kemampuannya dalam memahami karakteristik unik setiap siswa dan menyampaikan materi pembelajaran sesuai dengan karakteristik siswa tersebut (Franek 2003). Kecerdasan sistem pembelajaran cerdas diwujudkan dalam kemampuan pedagogignya untuk menyampaikan materi sesuai karakteristik siswa yang diajarnya, memberikan tugas, dan menilai kemampuan siswa.
Pengguna Model Komunikasi Modul Pedagogig Unit Materi Unit Soal Kurikulum Modul Pakar Modul Siswa Parameter Sistem Profil Siswa Modul Evaluator Pemindai Jawaban Sistem Penjelas
Gambar 1 Arsitektur Sistem Pembelajaran Cerdas Bahasa C (Wasmana 2005). Model Komunikasi
Modul Komunikasi digunakan sebagai media interaksi dengan pengguna. Bentuk-bentuk dialog ditampilkan secara grafis dan informatif. Seluruh komponen interaksi disusun dengan menggunakan kotak dialog, tombol, dan pilihan –
pilihan yang secara dominan dapat diakses melalui keyboard dan mouse.
Modul Pakar
Modul pakar berfungsi sebagai pengatur proses pedagogig dan menghitung tingkat kognitif yang diterapkan sistem kepada siswa. Pada modul pakar, strategi penyusunan materi didasarkan pada model taksonomi tujuan instruksional (taksonomi bloom’s pada ranah kognitif).
Parameter input yang digunakan untuk melakukan evaluasi adalah profil siswa dan hasil interaksi siswa dengan sistem. Secara lebih detail, komponen tersebut adalah:
1 Profil siswa
a Pembobotan terhadap ketertarikan terhadap materi (menyukai, sangat menyukai, biasa saja, tidak menyukai) b Pemahaman terhadap algoritma
pemrograman (sangat paham, paham, kurang paham, tidak paham sama sekali) c IPK yang selanjutnya dikategorikan
menjadi kurang, cukup, dan baik. d Model pembelajaran yang diinginkan e Tingkat kognitif siswa
2 Parameter sistem
a Waktu yang dibutuhkan dalam proses belajar suatu materi dibandingkan terhadap waktu rata-rata pada materi yang bersangkutan.
b Nilai evaluasi yang diperoleh pada akhir bab dengan melihat tingkat kognitif berdasarkan taksonomi Bloom’s. Parameter ini memiliki peranan terpenting dalam penentuan tingkat pedagogig siswa. c Tingkat pedagogig pada materi
sebelumnya.
d Jumlah kemunculan dan banyaknya referensi yang diakses.
Hasil akhir dari modul pakar adalah:
a Rekomendasi terhadap pemilihan materi evaluasi (sulit, normal, mudah).
b Penentuan tingkat pedagogig pada materi bab yang terkait atau bab selanjutnya (sulit, normal, mudah).
c Mengatur model bantuan sistem yang berbentuk penjelasan istilah atau bentuk soal latihan (sulit, normal, mudah).
Modul Pedagogig
Hasil dari proses identifikasi pengetahuan yang diperoleh dari pakar selanjutnya diterjemahkan sebagai bentuk modul pedagogig. Komponen pada modul ini terbagi dalam tiga sub modul, yaitu:
1 Unit kurikulum yang memuat aturan perkuliahan yang berlaku. Proses aturan ini selanjutnya disebut sebagai sekuen perkuliahan. Untuk memudahkan dalam pembagian secara logis, proses sekuen ini dibagi menjadi dua proses, yaitu:
• Sekuen konsep, memuat keterkaitan materi pada tingkat bab (suku bahasan utama).
• Sekuen chunk, memuat keterkaitan sub bahasan terkecil pada setiap bab. Penentuan kognitif seorang siswa ditentukan oleh sekuen konsep. Sedangkan untuk proses evaluasi dan pemindaian tingkat akurasi pengetahuan ditentukan oleh sekuen chunk.
2 Unit materi yang memuat materi – materi perkuliahan dengan tingkat penjelasan yang berbeda. Tingkat penjelasan ini didasarkan pada tingkat kognitif siswa dan model pedagogig yang yang telah diterapkan dalam sistem pada sesi pembelajaran sebelumnya. Secara umum terdapat tiga tingkat penjabaran materi yang diberikan sistem, yaitu: lambat, normal, cepat. Masing – masing penjelasan ini dipersiap kan untuk setiap bab bahasan. Selain itu, unit materi dilengkapi dengan bentuk – bentuk
fragment pengetahuan yang
mencerminkan satu sub komponen bahasan terkecil (chunk).
3 Unit soal yang memuat beragam bentuk soal yang bertujuan menguji kemampuan siswa dalam menguasai materi perkuliahan. Setiap soal memiliki karakteristik yang sesuai dengan ranah kognitif dan tingkat pedagogig yang dimiliki siswa.
Model pedagogig yang dikembangkan menggunakan konsep model overlay. Pada model ini, unit materi berisi seluruh konsep yang harus dipelajari siswa dan diasumsikan bahwa siswa mengetahui sebagian dari konsep tersebut. Proses pembelajaran dianggap sebagai proses mengisi lubang – lubang kosong yang ada dalam
pengetahuan siswa. Proses ini terus dilakukan hingga mereka telah dipandang cukup menguasai materi yang diberikan (Martin 2004).
Modul Siswa
Pada modul siswa ini akan terekam data siswa, komponen data yang terekam berkaitan dengan proses adaptasi sistem terhadap kemampuan siswa (Prentzas et al. 2002). Untuk lebih memperjelas latar belakang siswa yang berkaitan dengan materi yang diberikan, maka selain informasi interaksi dengan sistem, profil siswa turut direkam di dalam sistem (Wasmana 2005).
Modul Evaluasi
Modul evaluasi berfungsi dalam proses evaluasi jawaban siswa dari soal yang diberikan oleh sistem. Proses evaluasi dilakukan berdasarkan jenis soal yang diberikan. Untuk jenis soal pilihan terbatas tidak terdapat perlakuan khusus dari sistem dalam proses evaluasi. Sistem mencocokkan jawaban siswa dengan jawaban seharusnya dan memberikan nilai jika jawaban benar. Untuk kejadian jawaban salah, sistem evaluasi akan memberikan penjelasan letak kesalahan yang dilakukan berdasarkan pilihan yang dilakukan siswa. (Wasmana 2005)
Token
Token adalah kumpulan karakter yang menyusun suatu bahasa. Dalam ilmu bahasa,
token dapat disamakan dengan kata. Token-token
ini dibentuk dari karakter-karakter berdasarkan suatu aturan tertentu yang disebut sebagai lexer rule.
Kode sumber bahasa pemrograman merupakan kumpulan karakter-karakter yang masih belum bermakna. Untuk memperoleh maknanya karakter-karakter itu harus dikelompokan. Pengelompokan ini mempunyai aturan tertentu sehingga akan menghasilkan tipe- tipe token, misalnya: keywords, operator, identifier dan komentar.
Token-token ini kemudian dikirimkan kepada
parser untuk kemudian digabungkan dengan
token-token lainnya untuk membentuk statement
(kalimat) (Grune 2001).
Lexer
Lexer merupakan bagian awal dari sebuah
recognition, tugasnya adalah mengubah aliran
karakter yang tidak bermakna menjadi potongan- potongan token yang sesuai dengan spesifikasi
grammar dari domain bahasanya. Lexer juga membuang karakter-karakter yang tidak bermakna misalnya komentar, spasi, tab, dan karakter baris baru (new line).
Hasil dari lexer berupa aliran token-token
yang kemudian akan diproses oleh parser. Dengan mengubah aliran karakter menjadi aliran
token, lexer akan memudahkan parser dalam mengenali struktur program dengan lebih baik. Tanpa adanya lexer, parser harus mengenali struktur program dari aliran karakter yang kurang bermakna dibanding aliran token (Grune 2001).
Parser
Parser memeriksa struktur kode sumber
dengan menggunakan aturan-aturan dalam tata bahasa (grammar) tertentu. Grammar inilah yang menentukan apakah suatu urutan token dikatakan
valid atau tidak.
Parser mendapatkan input aliran token dari
lexer. Token-token ini kemudian dimasukan dalam aturan-aturan parser untuk mengetahui apakah urutan token-token tersebut membentuk tata bahasa yang sesuai atau tidak. Jika terjadi kesalahan tata letak token dalam tata bahasa,
parser akan mengembalikan kesalahan yang
mengindikasikan adanya kesalahan dalam kode sumber (Grune 2001).
Grammar
Grammar didefinisikan sebagai formalisasi dari struktur sebuah bahasa pemrograman (Grune 2000). Grammar merupakan sekumpulan aturan (rule) untuk membentuk sebuah bahasa pemrograman. Dalam konteks bahasa indonesia,
grammar adalah aturan-aturan pembentukan
huruf menjadi kata dan pembentukan kata menjadi kalimat. Dalam konteks bahasa pemrograman, grammar mendefinisikan aturan pembentukan huruf atau simbol menjadi token
dan token menjadi statement.
Sebuah grammar terdiri dari kumpulan
production rules. Dengan menggunakan notasi
Context-Free Grammar, production rules terdiri dari dua bagian, sisi sebelah kiri dan sisi sebelah kanan, dipisahkan dengan simbol panah yang
mengarah ke kanan (à). Sisi sebelah kiri merupakan nama dari production rule; sisi sebelah kanan mendefisinikan aturan pembentukan token atau statement. Berikut ini adalah sintaks umum suatu production rule:
expression à ‘(‘ expression OPERATOR expression ‘)’
Setiap production rule bisa digolongkan menjadi dua: lexer rule dan parser rule. Lexer rule mendefinisikan aturan pembentukan token
dari aliran huruf/simbol; sedangkan parser rule
mendefinisikan aturan pembentukan statement
dari aliran token (Parr 2007). Seperti dalam contoh di atas, expression adalah parser rule sedangkan OPERATOR adalah lexer rule.
Deterministic Finite Outomata (DFA)
DFA adalah sebuah mesin yang digunakan untuk memvalidasi sebuah input. DFA mempunyai input dan kumpulan state yang menentukan apakah sebuah rangkaian input tersebut diterima oleh mesin atau tidak. DFA mempunyai aturan bahwa untuk sebuah transisi dari satu state ke state yang lain harus ada tepat satu input. Jika ada satu input yang sama untuk dua buah transisi maka akan menyebabkan transisi tersebut ambigu.
DFA terdiri atas:
1 Sebuah kumpulan finite state, dilambangkan sebagai Q.
2 Sebuah kumpulan simbol input, dilambangkan sebagai ? .
3 Fungsi transisi yang menerima argumen simbol input dan state, mengembalikan sebuah state. Dilambangkan sebagai d. 4 Sebuah startstate, salah satu state dalam
Q.
5 Sekumpulan final state F, yang merupakan subset dari Q.
DFA sering dinotasikan sebagai lima tuple
seperti contoh di bawah ini: A = {Q, ? , d, q0, F}
METODOLOGI PENELITIAN